JP2008180919A

JP2008180919A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2008180919A
Application number: JP2007014426A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kuriiwa; 裕之栗岩
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-08-07

Abstract

【課題】フラッシュ装置と液体レンズを備えた撮像装置において、液体レンズの電源とフラッシュ装置の電源を共用する。
【解決手段】撮像装置１は、Ｘｅ管２と、これを発光させる発光回路３と、液体レンズ４と、これを駆動する液体レンズ駆動回路５と、を有する。発光回路３は、バッテリー６の電圧を昇圧する昇圧トランス７及び昇圧トランス７の１次電流を断続制御するスイッチ−制御回路８とからなる昇圧回路９と、昇圧トランスの２次側にダイオード１０を介して接続されたメインコンデンサー１１と、該メインコンデンサーの充電が完了したのちトリガコイル１４に高電圧を発生させて充電エネルギーをＸｅ管に放電させるトリガ回路１５と、スイッチ−制御回路およびトリガ回路を制御するＭＰＵ１６と、を有する。液体レンズ駆動回路は、発光回路の昇圧回路から液体レンズ駆動用の高電圧を得る液体レンズ駆動電源手段２１を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラッシュ装置およびエレクトロウエッテング現象を利用した液体レンズを備えた撮像装置に関する。

デジタルスチルカメラ等の撮像装置は、夜間や暗い場所での撮影のために一般的にフラッシュ装置を備えている。フラッシュ装置には光源としてキセノン管（Ｘｅ管）が用いられている。

図６は、キセノン管１０１を光源とするフラッシュ装置の発光回路の一例を示す。上記発光回路は、バッテリー１０２の電圧を昇圧させる昇圧トランス１０３及び制御信号の入力により上記昇圧トランス１０３の１次電流を断続させるスイッチ−制御回路１０４とからなる昇圧回路１０５と、昇圧された高電圧で充電されるメインコンデンサー１０６と、上記メインコンデンサー１０６の充電が完了したのちＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスター）１０７によりトリガーコイル１０８に高電圧を発生させて上記メインコンデンサー１０６に充電したエネルギーを放電させて上記閃光管１０１を発光させるトリガー回路１０９と、上記スイッチ−制御回路１０４及びトリガー回路１０９を制御するＭＰＵ（マイクロプロセッサーユニット）１１０と、を備えている。

そして、例えばバッテリー１０２の３〜４．２Ｖの電圧を昇圧トランス１０３で３００Ｖまで昇圧させて整流ダイオード１１１を介してメインコンデンサー１０６を充電する。メインコンデンサー１０６の充電が完了したらＩＧＢＴ１０７をＯＮさせることによりトリガーコイル１０８に数千ボルトの電圧を発生させ、キセノン管１０１内をイオン化させてインピーダンスを下げることによりメインコンデンサー１０６に充電したエネルギーを放電させることによりキセノン管１０１を発光させる。（例えば、特許文献１参照）。

図７はエレクトロウエッテング現象を利用した液体レンズの一例を示す。液体レンズ２０１は、透明のケース２０２内に、互いに混ざり合わない特殊の水溶液２０３とオイル２０４と、金属電極２０５，２０６と、絶縁部２０７等を封入することにより形成されている。

上記第１，第２の金属電極２０５，２０６に電圧を印加していない場合には、図７Ａに示すように、上記水溶液２０３とオイル２０４の境界面２１０は、略フラット面になっている。そして、上記金属電極２０５，２０６間に電圧を印加すると、図７Ｂに示すように、上記特殊の水溶液２０３は、金属電極２０５に引張られ近づこうとする。このとき上記オイル２０４が押し出されてレンズの中心方向に集まろうとする。これによって、上記水溶液２０３とオイル２０４の境界面２１０は湾曲して光の屈折率を変える。印加する電圧によって上記境界面２１０の湾曲度合いを変え、屈折率や配光角度を変化させる。上記金属電極２０５，２０６に印加する電圧は、液体レンズ２０１に使用されている水溶液２０３やオイル２０４の種類或いは液体レンズ２０１の性能等によっても若干の相違はあるが数十ボルトの高電圧を必要とする。上記液体レンズ２０１は、電気エネルギーを直接、レンズの形状変化に用いることができ、レンズを機械的に移動させることなく焦点調整等が可能になるのでレンズ鏡胴内に収容されて可変焦点レンズや可変フォーカスレンズ等に使用されている。（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２９８３０１号公報特開２００１−２４９２８２号公報

上述したように、フラッシュ装置も液体レンズも共に高圧の電圧を必要とする。ところで、フラッシュ装置と液体レンズを備えた従来の撮像装置においては、図８に示すように、キセノン管１０１を光源とするフラッシュ装置１００を駆動するフラッシュ駆動用高電圧電源ブロック３０１と、液体レンズ２０１を駆動する液体レンズ駆動用高電圧電源ブロック３０２と、を備えていて、これらフラッシュ駆動用高電圧電源ブロック３０１と液体レンズ駆動用高電圧電源ブロック３０２をＭＰＵ３０３で制御する構成になっている。

上記液体レンズ駆動用高電圧電源ブロック３０２には、一般にＤＣ−ＤＣコンバータを使用してバッテリーの電圧を昇圧しているが得ようとする電圧が高いために使用するトランスやコイルが大型になり、配置スペースやコスト面で課題になっていた。

本発明の目的は、上記課題を解決し、液体レンズを使用した撮像装置において、液体レンズの電源を配置するに当たり、従来のものよりも配置スペースを取らずに、また、コスト的にも有利な撮像装置を提供することにある。

本発明は、フラッシュ用の閃光管と、該閃光管を発光させる発光回路と、エレクトロウエッテング現象を利用した液体レンズと、該液体レンズを駆動する液体レンズ駆動回路と、を備え、上記発光回路は、バッテリーの電圧を昇圧する昇圧トランス及びこの昇圧トランスの１次電流を断続制御するスイッチ−制御回路とからなる昇圧回路と、上記昇圧トランスの２次側に整流ダイオードを介して接続されたメインコンデンサーと、該メインコンデンサーの充電が完了したのちトリガコイルに高電圧を発生させて上記メインコンデンサーに充電されたエネルギーを上記閃光管に放電させるトリガー回路と、上記スイッチ−制御回路およびトリガー回路を制御するＭＰＵと、を備えた撮像装置において、
上記液体レンズ駆動回路に、上記発光回路の昇圧回路から液体レンズ駆動用の高電圧を得る液体レンズ駆動電源手段を設けた。

フラッシュ装置の電源と液体レンズの電源を共用させたので、上記従来のフラッシュ装置の電源と液体レンズの電源を独立別個に形成する場合に較べて、部品点数の削減と、部品配置スペースの削減を図り、撮像装置の一層の小型化とコストの削減を図ることができる。

図１は撮像装置１のフラッシュ装置の電源と液体レンズの電源の共用システム図である。撮像装置１は、キセノン管に代表されるフラッシュ用の閃光管（以下、キセノン管と総称する）２と、該キセノン管２を発光させる発光回路３と、エレクトロウエッテング現象を利用した液体レンズ４と、該液体レンズを駆動する液体レンズ駆動回路５と、を備えている。

上記発光回路３は、バッテリー６の例えば３〜４．２Ｖの電圧を略３００Ｖに昇圧させる昇圧トランス７及び制御信号の入力により昇圧トランス７の１次電流を断続させるスイッチ−制御回路８とからなる昇圧回路９と、昇圧トランス７の２次側に整流ダイオード１０を介して接続されたメインコンデンサー１１と、メインコンデンサー１１の充電が完了したのちＩＧＢＴ１２をＯＮさせてサブコンデンサ（トリガー回路コンデンサ）１３を放電させてトリガコイル１４に高電圧を発生させて上記キセノン管２内をイオン化させることによりメインコンデンサー１１に充電されたエネルギーを上記キセノン管２内に放電させて発光させるトリガー回路１５と、上記スイッチ−制御回路８およびトリガー回路１５のＩＧＢＴ１２を制御するＭＰＵ１６と、を備えている。なお、７ａは昇圧トランス７の1次巻線、７ｂは昇圧トランス７の２次巻線である。

上記液体レンズ駆動回路５は、上記発光回路３のバッテリー６を電源とした上記昇圧回路９を共用し、昇圧トランス７から液体レンズ駆動用の高電圧を得る液体レンズ駆動電源手段２１を備えている。

図2は上記液体レンズ駆動電源手段２１の第1実施例を示す。第1実施例において、上記液体レンズ駆動電源手段２１は、上記昇圧トランス７の２次巻線７ｂに１つの中間タップ２２を設けることにより形成されている。液体レンズ４に印加する電圧がＡＣの場合には端子ａから液体レンズ４に７０ＶのＡＣ電圧が印加される。また、液体レンズ４に印加する電圧がＤＣの場合には整流ダイオード２３を介して端子ｂから液体レンズ４に７０ＶのＤＣ電圧が印加される。

図３は上記液体レンズ駆動電源手段２１の第２実施例を示す。第２実施例において、上記液体レンズ駆動電源手段２１は、上記昇圧トランス７に補助巻線２４を設けることにより形成されている。液体レンズ４に印加する電圧がＡＣの場合には端子ｃから液体レンズ４にＡＣ電圧が印加される。また、液体レンズ４に印加する電圧がＤＣの場合には整流ダイオード２５を介して端子ｄから液体レンズ４に７０ＶのＤＣ電圧が印加される。第1実施例の場合も第２実施例の場合も液体レンズ４に必要な電圧に昇圧トランス７の巻き数を合わせて電圧を調整している。

液体レンズ４がＡＣ電圧を使用するのものである場合には、周期がフラッシュと合わない場合が発生するが、その場合には、スイッチ−制御回路８で周期を変更することで必要なＡＣ電圧周期を得ることができる。また、液体レンズ４がＤＣ電圧を使用するのものである場合には周期の変更を必要とせずにフラッシュと共用できる。

液体レンズ４に加えるＡＣ電圧の周期は、スイッチ−制御回路８の周期を変更することで変えることが可能である。また、ＤＣ電圧の場合には、ＦＢからの出力をセンシングすることにより電圧を可変できる。

図４は上記液体レンズ駆動電源手段２１の第３実施例を示す。第３実施例において、上記液体レンズ駆動電源手段２１は、上記昇圧トランス７の２次巻線７ｂに第1〜第３の３つの中間タップ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを設け、切替スイッチ２６によって液体レンズ４に印加する電圧を７０Ｖ，６０Ｖ，４０Ｖに切替え可能にした場合を示す。第３実施例において、補助巻線２４の電圧を監視することで２次巻線７ｂ側の電圧の制御が可能で、補助巻線２４の電圧が設定電圧を維持するように切替スイッチ制御を行う。

次に、上記撮像装置の動作を図１に基づいて説明する。フラッシュ充電は、ＭＰＵ１６からスイッチ−制御回路８に対して充電信号が送られることにより行われる。フラッシュ充電は、バッテリー６の３〜４．２Ｖの電圧を昇圧トランス７で３００Ｖまで昇圧させてダイオード１０を介してメインコンデンサー１１に充電する。メインコンデンサー１１への充電が完了したら充電制御はストップする。

フラッシュ発光時には、ＭＰＵ１６から発光信号が発せられることにより行われる。発光信号が発せられると、ＩＧＢＴ１２によりトリガコイル１４に数千ボルトの電圧を発生させ、キセノン管２内をイオン化させてインピーダンスを下げることによりメインコンデンサー１１に充電したエネルギーを放電させることによりキセノン管２を発光させる。

また、液体レンズ４の駆動は、ＭＰＵ１６からスイッチ−制御回路８に液体レンズ駆動信号が送られることにより行われる。液体レンズ駆動信号が送られると、昇圧トランス７に設けた液体レンズ駆動電源手段２１としての中間タップ２２や補助巻線２４によって得られた高電圧が液体レンズ４に供給されて液体レンズ４が駆動される。液体レンズ４の駆動が終了したら制御信号は停止する。なお、液体レンズ４の駆動を保持するために制御を持続させる必要が有る場合にも、フラッシュ充電と液体レンズ駆動が重ならないように液体レンズ駆動制御の隙間（合間）にフラッシュ充電を制御することで液体レンズ４の駆動が可能になる。

上記液体レンズ４は、レンズ鏡胴内に収容されて可変焦点レンズや可変フォーカスレンズ等に使用されるのが一般的であるが、図５に示すように、キセノン管２等の閃光管を備えたフラッシュ装置３１の前方に配置されて、発光体の発する光を屈折させる配光レンズとしても使用される。なお、液体レンズ４の構造は、図７，図８に示すものと略同じであるので重複する説明は省略する。

撮像装置のフラッシュ装置の電源と液体レンズの電源共用システム図。液体レンズ駆動電源手段の第１実施例の説明図。液体レンズ駆動電源手段の第２実施例の説明図。液体レンズ駆動電源手段の第３実施例の説明図。液体レンズをフラッシュ装置の配光手段として使用した場合を示す説明図。従来のフラッシュ装置の電源システム図。エレクトロウエッテング現象を利用した液体レンズの断面図を示し、Ａは金属電極に電圧を印加していない状態の液体レンズの断面図、Ｂは金属電極に電圧を印加した状態の断面図。従来の撮像装置のフラッシュ装置と液体レンズの電源共用システム図。

符号の説明

１…撮像装置、２…閃光管（キセノン管）、３…発光回路、４…液体レンズ、５…液体レンズ駆動回路、６…バッテリー、７…昇圧トランス、７ａ…１次巻線、７ｂ…２次巻線、８…スイッチ−制御回路、９…昇圧回路、１０…ダイオード、１１…メインコンデンサ、１２…ＩＧＢＴ、１３…サブコンデンサ（トリガー回路コンデンサ）、１４…トリガーコイル、１５…トリガー回路、１６…ＭＰＵ、２１…液体レンズ駆動電源手段、２３…整流ダイオード、２４…補助巻線、２５…整流ダイオード、２６…切替スイッチ。

Claims

フラッシュ用の閃光管と、該閃光管を発光させる発光回路と、エレクトロウエッテング現象を利用した液体レンズと、該液体レンズを駆動する液体レンズ駆動回路と、を備え、
上記発光回路は、バッテリーの電圧を昇圧する昇圧トランス及びこの昇圧トランスの１次電流を断続制御するスイッチ−制御回路とからなる昇圧回路と、上記昇圧トランスの２次側に整流ダイオードを介して接続されたメインコンデンサーと、該メインコンデンサーの充電が完了したのちトリガコイルに高電圧を発生させて上記メインコンデンサーに充電されたエネルギーを上記閃光管に放電させるトリガー回路と、上記スイッチ−制御回路およびトリガー回路を制御するＭＰＵと、を備えた撮像装置において、
上記液体レンズ駆動回路は、上記発光回路の昇圧回路から液体レンズ駆動用の高電圧を得る液体レンズ駆動電源手段を備えていることを特徴とする撮像装置。
上記液体レンズ駆動電源手段は、上記昇圧トランスの2次巻線に中間タップを設けることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
上記中間タップは、複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
上記液体レンズ駆動電源手段は、上記昇圧トランスに補助巻線を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
上記液体レンズは、撮像レンズとしてレンズ鏡胴内に組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
上記液体レンズは、配光レンズとして上記閃光管の前方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
上記閃光管は、キセノン管であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。